淺談空氣壓縮機的選擇及節(jié)能措施

1、第24卷第8期2008年4月甘肅科技Gansu Science and TechnologyV ol.24N o.8A p r.2008淺談空氣壓縮機的選擇及節(jié)能措施張艷君,王曉慧(蘭州石油化工工程公司,甘肅蘭州730060摘要:從經(jīng)濟、可靠與安全三方面講述空氣壓縮機選擇的重要性;從設備搭配、冷卻水系統(tǒng)、管路的規(guī)劃、操作保養(yǎng)對能源消耗的影響,以及能源回收/廢熱利用的可行性方案等方面進行了介紹,為經(jīng)濟合理的選擇空壓機提供了依據(jù)。關(guān)鍵詞:空氣壓縮機;選擇;節(jié)能中圖分類號:T H4551概述空氣壓縮機是指壓縮介質(zhì)為空氣的壓縮機。主要用來為生活、生產(chǎn)提供源源不斷地、具有一定壓力的壓縮空氣。廣泛的應用于

2、機械礦山、化工、石油、交通運輸、建筑、航海等行業(yè),在工業(yè)生產(chǎn)過程中發(fā)揮著舉足輕重的作用。隨著我國經(jīng)濟建設的蓬勃發(fā)展,空氣壓縮機的使用從城市到農(nóng)村,隨處可見。2空氣壓縮機的選擇空壓機種類繁多,型式多樣,對廣大用戶而言,如何選擇空壓機,不僅僅是一個合理使用資金的問題,對日后空壓機正常運轉(zhuǎn)的經(jīng)濟性、可靠性也有直接聯(lián)系。因此,空壓機的選擇要從經(jīng)濟性、可靠性與安全性等三大方面考慮。選擇一臺好的空壓機要注意以下幾點。1應考慮排氣壓力的高低和排氣量大小。一耬用途空氣動力用壓縮機排氣壓力為0.7M Pa(老標準為0.8M Pa,排氣量是空壓機的主要參數(shù)之一,選擇空壓機的氣量要和所需的排氣量相匹配,并留有10%

3、的余量。在選排氣量時還要考慮高峰用量及低谷用量。2要考慮用氣場合和條件,如用氣場地狹小,應選立式;如用氣場合有長距離的變化(超過500m,則應考慮移動式;如果使用場合不能供電,則應選擇柴油機驅(qū)動式;如果使用場合沒有循環(huán)水,則應選擇風冷式。在風冷和水冷兩種冷卻方式上,很多用戶有錯誤的認識,認為水冷好,其實不然。國內(nèi)外小型壓縮機中風冷式大約占90%以上,這是因為在設計上風冷簡便,使用時無需水源。而水冷圏壓縮機的致命缺點有4個:必須有完備的上下水系統(tǒng),投資大;水冷式冷卻器壽命短;在北方冬季還容易凍壞氣缸;在正常的運轉(zhuǎn)中會浪費大量的水。3要考慮壓縮空氣質(zhì)量。一般空壓機產(chǎn)生的壓縮空氣均含有一定的潤滑油,

4、并有一定量的水,有些場合是禁油禁水的,這時不但對壓縮機選型要注意,必要時要增加附屬裝置。4要考慮壓縮空氣運行的安全性?？諌簷C是一種帶壓工作的機器,工作時伴有溫升和壓力,其運行的安全性要放在首位。國家對壓縮機的生產(chǎn)實行規(guī)范化的“兩證”制度,即壓縮機生產(chǎn)許可證和壓力容器生產(chǎn)許可證(儲氣罐。通常有證廠家的產(chǎn)品質(zhì)量保證系統(tǒng)是完善的,不會出現(xiàn)大的質(zhì)量問題。3節(jié)能措施3.1大小型空壓機的搭配選擇不可否認,單臺大風量的空壓機要比多臺小風量的空壓機在總體能源效率上要好的多,這是不論任何種類的空壓機均具有的共同的特性。因此,以能源效率為著眼點來選擇空壓機的最高原則是寧選大而不選小,但是從各種層面來衡量,選擇大型

5、空壓機受到以下幾種因素的限制:(1電力系統(tǒng)的限制,首先必須考慮的是應用電壓,低電壓系統(tǒng)(380460V就不太適合使用450kW及以上的空壓機。其次,必須考慮大型空壓機在啟動時對電網(wǎng)的衡擊承受能力是否足夠。(2隨著季節(jié)、時間差或其它因素導致壓縮空氣的變化量超過某一范圍(視機種而定,或是實際使用風量很可能遠低于購置前的估計值時,單臺空壓機將會無法避免的發(fā)生排放或泄載而造成能源的浪費。多臺空壓機則具有較大的彈性化。(3異常跳機或必要的停機是生產(chǎn)停頓的潛在壓力,為了減低生產(chǎn)停頓的風險而不得不考慮設置備機,使用單臺運轉(zhuǎn)的備機率會高達50%,投資成本增加。事實上,整個壓縮空氣系統(tǒng)是否能做到最佳能源效率,在

6、選擇空壓機的容量大小時就已掌握了一半以上的成敗關(guān)鍵。話雖如此,如何選擇適當?shù)目諌簷C容量并不是三言兩語即可涵蓋的,其牽涉的層面甚為廣泛,現(xiàn)列舉以下幾項基本原則;(1務必要求氣動設備的廠商提供耗氣量及耗氣變化量作為選擇空壓機容量的依據(jù),但常見部分業(yè)主要求空壓機供貨商為他們估算某種氣動設備的耗氣量,這絕對是本末倒置的做法。(2若有季節(jié)性、時間差或其它因素會影響耗氣量的變化,也要詳細的評估列舉,必要時可征詢空壓機供貨商或?qū)I(yè)人士的對策。(3對全廠的前瞻性做整體考慮,分別列舉近期、中期、遠期投資計劃的估計風量。(4空壓機的種類、型式、容量一致,而使用零件卻不具有互換性,在耗氣量變化范圍較大的情況下,選擇

7、大小容量兼有的空壓機的壓縮空氣系統(tǒng)可以提供更有彈性的應變范圍,有意想不到的節(jié)能效果。(5曾經(jīng)有人主張配置數(shù)臺大容量的和一半容量的空壓機,這樣確實有成功的實例,但這種配置并非是放置四海而皆準。使用35臺以上空壓機的空氣壓縮系統(tǒng),要慎重的選擇適當?shù)目刂品绞郊巴鈬鋫?可不必考慮大、小容量兼有的配置方式,以避免小容量空壓機被閑置。3.2冷卻水系統(tǒng)冷卻水的溫度每增減5會影響空壓機的功率大約1.5%,因此,冷卻水的溫度調(diào)節(jié)要盡可能供應低溫的冷卻水(并非指刻意制造低溫冷卻水。如有過剩的冷凍水不妨考慮改用冷凍水(定排量式空壓機若使用水冷式氣缸,則應避免使用過低溫的冷卻水,使用低溫冷卻水的氣缸應在冷卻水的進/

8、出口處裝溫度控制閥,以避免在氣缸中形成冷凝水。3.3管路的規(guī)劃及管徑的選擇理想的管路設計是否正確、良好,可以用壓損的高低作為衡量的標準,從空壓機的排氣壓力到管路末端的壓損以不超過5%或0.35kg/cm2為原則(兩者中取低者為標準影響壓損高低的系統(tǒng)組件包括冷卻器、干燥機、過濾器、控制閥、彎頭、管徑及管長等。冷卻器、干燥機、過濾器、控制閥等組件均可從供貨商處獲得較正確的壓損標準。每個彎頭的壓損相當于810倍等徑管長的壓損,因此應將彎頭的使用量盡可能的減少。管徑的大小對壓損影響很大,壓損一定要精確的計算。3.4操作與保養(yǎng)對能源消耗的影響空壓機的種類、大小、控制方式各具特色,雖然各制造廠也在尋求節(jié)能

9、之道,但是空壓機在各種不同的場所能否發(fā)揮其特性,以達到能源被有效利用的目的,最終仍要視操作人員的使用、保養(yǎng)是否得當,才能做到能源不被浪費。選擇理想的控制方式以及冷凝水的排放、控制閥的保養(yǎng)與調(diào)整,是操作人員有關(guān)節(jié)能的例行工作。冷卻水的溫度是影響空氣溫度的主要因素,但是冷卻器或冷卻水系統(tǒng)的散熱效果不佳影響空氣溫度,卻是由于保養(yǎng)者的工作不到位造成的。因此,加強好員工訓練。流量計的選用、安裝有嚴格的要求,否則流量計會出現(xiàn)極大的誤差,或許因此,絕大部分的壓縮空氣系統(tǒng)都沒有設置流量計,只有靠操作人員的經(jīng)驗來判斷用氣量或空壓機的出風量,其結(jié)果可想而知。其實即使流量計不十分精確,但是仍然可以用比較法來幫助記錄

10、。壓力表、溫度表、壓力傳送器、溫度傳送器或壓力開關(guān)、溫度開關(guān)等監(jiān)控配件需要定期檢查,一旦發(fā)現(xiàn)偏差即應校正或更新,只有如此,監(jiān)控配件才能發(fā)揮其應有的作用。3.5能源回收/廢熱利用的可行性方案熱量是空氣在壓縮過程中所衍生的副產(chǎn)品,這些熱量必須依賴冷卻系統(tǒng)擴散出去,空氣的出口溫度由壓縮段數(shù)的多少和進氣溫度而定,其溫度大約在80200之間,除了少數(shù)行業(yè)需要高熱空氣外,絕大部分的壓縮空氣系統(tǒng)都要經(jīng)過后冷卻器的降溫處理,換言之,壓縮空氣所產(chǎn)生的熱能往往因為回收的困難及回收量不同而被忽略了,這就造成了資源的浪費?，F(xiàn)就資源的再利用,列舉幾個可行性方案如下。方案一:在空壓機出口與后冷卻器之間的管路中增設一組低水

11、流量的熱交換器,可以獲得一部分的回收熱作為溫水系統(tǒng)的熱源,供應洗滌、沐浴等用途可以說是相當理想的。(視空壓機的出口溫度與溫水溫度差來設計熱回收系統(tǒng)方案二;如有室內(nèi)游泳池的設置,不妨結(jié)合池水與冷卻水系統(tǒng)來規(guī)劃溫游泳池,這也是一種熱能的再利用。方案三:在使用大量液態(tài)氮或其它液態(tài)氣體的工廠中,液態(tài)氣體在使用前必須經(jīng)過蒸發(fā)處理,如果將蒸發(fā)管導入冷卻水塔或蓄(下轉(zhuǎn)第128頁驗結(jié)果顯示,與相同樁身直徑的樁相比,前者極限荷載為后者的1.74倍,擴底樁與普通樁相比具有承載力高,樁徑小,承臺面積小等顯著優(yōu)點,在國內(nèi)外得到廣泛應用。擴孔的成型工藝除鉆擴外還有夯擴、壓擴、注擴、擠擴等多種種類。而目前在蘭州地區(qū)應用比

12、較廣泛的為注擴。注擴是指樁端壓力注漿樁,樁測壓力注漿樁及樁端樁測聯(lián)合注漿樁。樁端壓力注漿是指鉆孔灌注樁在成樁后,通過預埋在樁身的注漿管利用壓力作用,將能固化的漿液(主要為水泥漿,經(jīng)樁端的預留壓力注漿裝置,均勻地注入樁端地層,視漿液性質(zhì),土層特性和注漿參數(shù)等不同條件,壓力漿液對樁端虛土及樁端附近的樁周土層起到滲透、填充、置換、壓密及固結(jié)等多種形式的作用,以改變樁與土之間的邊界條件及物理力學性能,清除虛土隱患,從而提高樁的承載力以及減少樁基的沉降量。近年來,樁端壓力注漿技術(shù)在蘭州地區(qū)得到了廣泛的應用和發(fā)展,具體表現(xiàn)為:樁端壓力注漿裝置形式多樣化;注漿工藝水平得到較大提高和完善,是端樁壓力注漿樁的承

13、載力較初期使用時大為提高;不少施工單位制定出了適用于蘭州地區(qū)的樁端壓力注漿操作規(guī)程和質(zhì)量控制標準;樁端壓力注漿已成為土木建筑基礎中的一種重要樁型,高層和超高層建筑基礎基本上都采用此類樁型。3鉆孔灌注樁該樁型在已在該地區(qū)應用時間較長。其特點有:承載力大,設備簡單,受地形條件約束小,樁徑范圍大(0.52.0m,可入土較深,能解決因建筑物所需承載力大而布樁較密的問題。該樁型最早應用于水工、橋梁工程的基礎中,且施工技術(shù)已相當成熟并被多數(shù)施工單位掌握,至今仍被廣泛應用。許多黃河大橋工程均采用了鉆孔灌注樁基礎。近幾年地質(zhì)條件復雜的樓房基礎也應用此樁型。4沉拔管灌注樁沉拔管灌注樁(亦稱為振動沉管灌注樁是工程

14、基礎中常采用的一種施工方法,其主要是依靠樁錘產(chǎn)生的激振力,使樁管沉入土中,在樁管內(nèi)放置鋼筋籠灌入混凝土,并伴隨著振動拔管的過程,使樁身混凝土密實。由于其具有施工工期短,操作工藝簡易,承載力高,施工方便,節(jié)省材料等優(yōu)點。因此,被廣泛地應用于濕陷性黃土地區(qū)的地基處理。但是由于其成孔、灌注混凝土、成樁等都處于隱蔽狀態(tài),施工質(zhì)量不易控制,即使是一些施工經(jīng)驗豐富的施工單位,也可能由于各種因素的影響而發(fā)生工程質(zhì)量事故從而影響整個工程的經(jīng)濟效益,若某一工程樁達不到設計要求就會造成建筑物的不均勻沉降,輕則產(chǎn)生裂縫,重則造成倒塌事故。5向組合式樁的方向發(fā)展由于承載力和環(huán)境保護的要求及工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件的限制度,采用單一工藝的樁型往往滿足不了工程要求,這就要求我們用組合式的方法成樁。例如,鉆孔擴底灌注樁有成直孔和擴孔兩個工藝;樁端壓力注漿樁有成孔成樁與向樁端地層注漿兩個工藝;預鉆孔打入式預制樁有鉆孔、注漿、插樁及輕打(或壓入等工藝。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和改革開放的深入,濕陷性黃土地區(qū)建筑市場日趨繁榮,設計人員和施工人員也在致力于適合該地區(qū)地質(zhì)條件的更新、更好樁型和施工的研究。參考文獻:材工業(yè)出版社,2002.杜,1995.(上接第70頁水池中來降低冷卻水